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Uma haste rígida de massa desprezível e comprimento L = 1,0 m possui uma esfera de massa M presa na extremidade livre. A outra extremidade está fix...

Uma haste rígida de massa desprezível e comprimento L = 1,0 m possui uma esfera de massa M presa na extremidade livre. A outra extremidade está fixa a um eixo, de tal forma que a esfera pode se mover em uma circunferência vertical sem atrito. O sistema pode ser observado na figura abaixo. Qual deve ser a velocidade inicial da esfera lançada para baixo a partir da posição A para que chegue exatamente ao ponto B e permaneça em repouso? Considere g = 10 m.s -2.


A. 2.51/2 m.s-1.
B. 2.101/2 m.s-1.
C. 101/2 m.s-1.
D. 301/2 m.s-1.
E. 10 m.s-1.

Essa pergunta também está no material:

GRUPO 03 Unioeste 2013 (2ª fase)
15 pág.

Vestibular Centro Universitário UnaCentro Universitário Una

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Para que a esfera chegue exatamente ao ponto B e permaneça em repouso, a energia mecânica do sistema deve ser conservada. A energia mecânica é dada pela soma da energia cinética e da energia potencial gravitacional. No ponto A, a esfera possui apenas energia potencial gravitacional, que é dada por: Ep = Mgh Onde M é a massa da esfera, g é a aceleração da gravidade e h é a altura em relação ao ponto mais baixo da trajetória. Como a esfera é lançada para baixo a partir do ponto A, a altura inicial é L. Portanto: Ep = MgL No ponto B, a esfera possui apenas energia cinética, que é dada por: Ec = (1/2)Mv² Onde v é a velocidade da esfera no ponto B. Como a esfera está em repouso no ponto B, a energia cinética é zero. Portanto: Ec = 0 Como a energia mecânica é conservada, temos: Ep = Ec MgL = (1/2)Mv² Simplificando a equação: v = (2gL)^(1/2) Substituindo os valores: v = (2 x 10 x 1)^(1/2) v = 2^(1/2) x 10^(1/2) v = 10,1 m/s Portanto, a alternativa correta é a letra C.

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